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目前市場(chǎng)上近距離無線通信產(chǎn)品層出不窮,廣泛應(yīng)用的還是藍(lán)牙(Bluetooth),紅外(IrDA) 和無線局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)。同時(shí)還有一些具有發(fā)展?jié)摿Φ慕嚯x無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),它們分別是:zigbee、超寬頻(UltraWideBand)、短距離通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無線139和專用無線系統(tǒng)等。它們都有各自立足的特點(diǎn),或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求;或著眼于距離的擴(kuò)充性;或符合某些單一應(yīng)用的特殊要求;或建立競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的差異優(yōu)化等。 但沒有一種技術(shù)完美到可以滿足所有的要求。
藍(lán)牙技術(shù)
藍(lán)牙技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的,廣受業(yè)界關(guān)注的近距離無線連接技術(shù)。它是一種無線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放全球規(guī)范,它以低成本的短距離無線連接為基礎(chǔ),可為固定的或移動(dòng)的終端提供廉價(jià)的接入服務(wù)。
藍(lán)牙是一種無線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放全球規(guī)范,其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距離無線接口,將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合起來,使各種設(shè)備在沒有電纜或電纜相互連接的情況下,能在近距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHz ISM頻段,提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。
藍(lán)牙技術(shù)誕生于1994年,Ericsson當(dāng)時(shí)決定開發(fā)一種低功耗、低成本的無線接口,以建立手機(jī)及其附件間的通信。該技術(shù)還陸續(xù)獲得PC行業(yè)業(yè)界巨頭的支持。1998年,藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等五家公司達(dá)成一致。
藍(lán)牙協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)版本為802.15.1,由藍(lán)牙小組(SIG)負(fù)責(zé)開發(fā)。802.15.1的最初標(biāo)準(zhǔn)基于1.1實(shí)現(xiàn),后者以構(gòu)建到現(xiàn)行很多藍(lán)牙設(shè)備中。新版802.15.1a基于等同于藍(lán)牙1.2標(biāo)準(zhǔn),具備一定的Qos特性,并完整保持后項(xiàng)兼容性。
但藍(lán)牙技術(shù)遭遇最大的障礙是過于昂貴。突出表現(xiàn)在芯片大小和價(jià)格難以下調(diào)、抗干擾能力不強(qiáng)、傳輸距離太短、信息安全問題等等。這就使得許多用戶不愿花大價(jià)錢來購(gòu)買這種無線設(shè)備。因此業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為藍(lán)牙的市場(chǎng)前景取決于藍(lán)牙的價(jià)格和基于藍(lán)牙的應(yīng)用是否能達(dá)到一定的規(guī)模。
IrDA技術(shù)
紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)IrDA(Infrared Data Association)成立于1993年。起初,采用IrDA標(biāo)準(zhǔn)的無線設(shè)備僅能在1m范圍內(nèi)以115.2kb/s速率傳輸數(shù)據(jù),很快發(fā)展到4Mb/s以及16Mb/s的速率。
IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù),使第一個(gè)實(shí)現(xiàn)無線個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟,在小型移動(dòng)設(shè)備,如:PDA、手機(jī)上廣泛使用。事實(shí)上,當(dāng)今每一個(gè)出廠的PDA機(jī)許多手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)產(chǎn)品都支持IrDA。
IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無需申請(qǐng)頻率的使用權(quán),因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動(dòng)通信所需的體積小、功能低、連接方便、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)。此外,紅外線發(fā)射角度較小,傳輸上安全性高。
IrDA的不足在于它是一種視距傳輸,兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間必須對(duì)準(zhǔn),中間不能被其它物體阻隔,因而該技術(shù)只能用于2臺(tái)設(shè)備之間的連接。而藍(lán)牙就沒有此限制,且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。
NFC技術(shù)
NFC(Near Field Communication近距離傳輸)是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類似于RFID(非接觸式射頻識(shí)別)的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。和RFID不同,NFC采用了雙向的識(shí)別和連接。在20cm距離內(nèi)工作與13.56 MHz頻率范圍。
NFC最初僅僅是遙控識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并,但現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術(shù)。它能快速自動(dòng)地建立無線網(wǎng)絡(luò),微蜂窩設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一個(gè)“虛擬連接”,是電子設(shè)備可以在短短距離范圍進(jìn)行通訊。NFC的短距離交互大大簡(jiǎn)化了整個(gè)認(rèn)證識(shí)別過程,使電子設(shè)備間互相訪問更直接、更安全和更清楚,不用再聽到各種電子雜音。
NFC通過在單一設(shè)備上組合所有的身份識(shí)別應(yīng)用和服務(wù),幫助解決記憶多個(gè)密碼的麻煩,同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。有了NFC ,多個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、機(jī)頂盒、PDA、電腦,手機(jī)之間的無線互連,彼此交換數(shù)據(jù)或服務(wù)都將有可能實(shí)現(xiàn)。
此外NFC還可以將其它類型無線通訊(如Wi-Fi和藍(lán)牙)“加速”,實(shí)現(xiàn)更快和更遠(yuǎn)距離的傳輸。每個(gè)電子設(shè)備都有自己的專用應(yīng)用菜單,而NFC可以創(chuàng)建快速安全的連接,而無需在眾多接口的菜單中進(jìn)行選擇。與知名的藍(lán)牙等短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)不同的是,NFC的作用距離進(jìn)一步縮短且不像藍(lán)牙那樣需要有對(duì)應(yīng)的加密設(shè)備。
同樣,構(gòu)建Wi-Fi家族無線網(wǎng)絡(luò)需要多臺(tái)具有無線網(wǎng)卡的電腦、打印機(jī)和其它設(shè)備。除此之外,還得有一定技術(shù)的專業(yè)人員才能勝任這一工作。而NFC被置入接入點(diǎn)之后,只要將其中兩個(gè)靠近就可以實(shí)現(xiàn)交流,必配置Wi-Fi連接容易的多。
NFC有三種應(yīng)用類型:
一、設(shè)備連接。除了無線局域網(wǎng),NFC也可以簡(jiǎn)化藍(lán)牙連接。比如,手提電腦用戶如果想在機(jī)場(chǎng)上網(wǎng), 他只需要走近一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)。
二、實(shí)時(shí)預(yù)定。比如海報(bào)或展覽信息背后貼有特定芯片,利用含NFC協(xié)議的手機(jī)或PDA,便能取得詳細(xì)信息,或是立即聯(lián)機(jī)使用信用卡進(jìn)行票卷購(gòu)買。而且 這些芯片無需獨(dú)立能源。
三、移動(dòng)商務(wù)。飛利浦Mifare技術(shù)支持了世界上幾個(gè)大型交通系統(tǒng)及在銀行業(yè)為客戶提供Visa卡等各種服務(wù)。索尼的FeliCa非接觸智能卡技術(shù)產(chǎn)品在中國(guó)香港及深圳、新加坡、日本的市場(chǎng)占有率非常的高,主要應(yīng)用在交通及金融機(jī)構(gòu)。
總之,這項(xiàng)新技術(shù)正在改寫無線網(wǎng)絡(luò)連接的游戲規(guī)則,但是它的目標(biāo)不是完全取代藍(lán)牙、Wi-Fi等無線技術(shù),而是在不同場(chǎng)合、不同的領(lǐng)域起到互相補(bǔ)充的作用。所以如今后來居上的NFC發(fā)展勢(shì)態(tài)相當(dāng)迅速。
Zigbee技術(shù)
Zigbee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。Zigbee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式,密封通過跳zigbee形狀的舞蹈來分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。
Zigbee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年,Invensys、Mitsubishi、以及philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布加盟zigbee聯(lián)盟,以研發(fā)名為zigbee的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止,該聯(lián)盟大約已有27家成員企業(yè)。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)zigbee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.15.4工作組。
zigbee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制作網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前,標(biāo)準(zhǔn)制定工作已完成。Zigbee協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)或802.11x無線局域網(wǎng)更簡(jiǎn)單使用。
Zigbee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟,它使用2.4GHz波段,采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比,zigbee更簡(jiǎn)單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的基本速率是250kb/s,當(dāng)降低到280kb/s時(shí),傳輸范圍可擴(kuò)大到134m,并獲得更高的可靠性。另外,它可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)。可以比藍(lán)牙更好的支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用。人們期望能在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域拓展zigbee的應(yīng)用。
zigbee技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)部分:
1、數(shù)據(jù)傳輸輸率低。只有10kb/s~250kb/s,專注于低傳輸應(yīng)用。
2、功耗低。在低耗電待機(jī)模式下,兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月以上。這也是zigbee的支持者所一直引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
3、低成本。因?yàn)閦igbee數(shù)據(jù)傳輸速率低,協(xié)議簡(jiǎn)單,所以大大降低了成本;積極投入zigbee開發(fā)的Motorola以及Philips,均已在2003年正式推出芯片,飛利浦預(yù)估,應(yīng)用于主機(jī)端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍(lán)牙更具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
4、網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè)zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備,也就是說每個(gè)zigbee設(shè)備可以與另外254臺(tái)設(shè)備相連接。
5、有效范圍小。有效覆蓋范圍10~75m之間,具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定,基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。
6、工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz(歐洲)915MHz(美國(guó)),均為免執(zhí)照頻段。
根據(jù)zigbee聯(lián)盟目前的設(shè)想,zigbee的目標(biāo)市場(chǎng)主要有PC外設(shè)(鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿)、消費(fèi)類電子設(shè)備(TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置)、家庭內(nèi)智能控制(照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等)、玩具(電子寵物)、醫(yī)護(hù)(監(jiān)視器和傳感器)、工控(監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)控制設(shè)備)等非常廣闊的領(lǐng)域。
UWB技術(shù)
超寬帶技術(shù)UWB(Ultra wideband)是一種無線載波通信技術(shù) ,他不采用正弦載波,而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù),因此其所占的頻譜范圍很寬。
UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號(hào),美國(guó)FCC對(duì)UWB的規(guī)定為:在3.1~10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,在近年來得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會(huì)對(duì)常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾,并可充分利用頻譜資源。基于UWB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)有著廣泛的用途。
UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低,發(fā)射信號(hào)功率譜密度低,對(duì)信道衰落不敏感,低截獲能力,定位精度高,尤其適用于室內(nèi)等密集多經(jīng)場(chǎng)所得高速無線接入,非常適于建立一個(gè)高效的無線局域網(wǎng)或無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)。
UWB主要應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。除此之外,這種新技術(shù)適用于對(duì)速率要求非常高(大于100Mb/s)的LANs或PANs。
UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)娛樂方面的無線個(gè)人局域網(wǎng)(PANs)。現(xiàn)有的無線通信方式,802.11b和藍(lán)牙的速率都太慢,不適合傳輸視頻數(shù)據(jù);54Mb/s速率的802.11a標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù),但費(fèi)用昂貴。而UWB有可能在10m范圍內(nèi),支持高達(dá)110Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率,不需要壓縮數(shù)據(jù),可以快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的完成視頻數(shù)據(jù)處理。
具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無線消費(fèi)市場(chǎng)的需求:UWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量所媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點(diǎn),讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無線通信技術(shù),應(yīng)用于諸如將視頻信號(hào)從機(jī)頂盒無線傳送到數(shù)字電視等家庭場(chǎng)合。當(dāng)然,UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習(xí)慣和市場(chǎng)成熟度等多方面的因素。
Wi-Fi技術(shù)
Wi-Fi Wireless Fidelity,無線保真技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)一樣,同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)。該技術(shù)使用的使2.4GHz附近的頻段,該頻段目前尚屬?zèng)]用許可的無線頻段。其目前可使用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè),分別是IEEE802.11a和IEEE802.11b。該技術(shù)由于有著自身的優(yōu)點(diǎn),因此受到廠商的青睞。
其一,無線電波的覆蓋范圍廣,基于藍(lán)牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小,半徑大約只有50英尺左右約合15米 ,而Wi-Fi的半徑則可達(dá)300英尺左右約合100米 ,辦公室自不用說,就是在整棟大樓中也可使用。最近,由Vivato公司推出的一款新型交換機(jī)。據(jù)悉,該款產(chǎn)品能夠把目前Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺接近100米 的通信距離擴(kuò)大到4英里約6.5公里 。
其二,雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好,數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙差一些,傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn),但傳輸速度非常快,可以達(dá)到11mbps,符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。
其三,廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。廠商只要在機(jī)場(chǎng)、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點(diǎn)”,并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場(chǎng)所。這樣,由于“熱點(diǎn)”所發(fā)射出的電波可以達(dá)到距接入點(diǎn)半徑數(shù)十米至100米的地方,用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi),即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說,廠商不用耗費(fèi)資金來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線接入,從而節(jié)省了大量的成本。
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zigbee |
bluetooth |
UWB超寬帶 |
Wi-Fi |
NFC |
價(jià)格 |
芯片組約4美元 |
芯片組約5美元 |
芯片組約20美元 |
芯片組約25美元 |
芯片組約2.4~4美元 |
安全性 |
中等 |
高 |
高 |
低 |
極高 |
傳輸速度 |
10Kbps~250Kbps |
1Mbps |
53.3~480Mbps |
54Mbps |
424Kbps |
通信距離 |
有效范圍 10m~75m143公尺(當(dāng)傳輸速率降到26Kbps) |
0~10m |
0~10m |
0~100m |
0~20m |
頻段 |
2.4GHz 866MHz(歐洲) 915MHz(美國(guó)) |
2.4GHz |
3.1GHz~10.6GHz |
2.4GHz |
13.56MHz |
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) |
IEEE 802.15.4 |
IEEE802.15.1x |
標(biāo)準(zhǔn)尚未制訂 |
IEEE802.11b IEEE802.11g |
ISO/IEC 18092 (ECMA340) ISO/IEC 21481(ECMA352) |